3871 智能材料在汽車冷卻系統(tǒng)中的應用與設計

3871 智能材料在汽車冷卻系統(tǒng)中的應用與設計,智能,材料,汽車,冷卻系統(tǒng),中的,應用,利用,運用,設計 湘潭大學興湘學院畢業(yè)論文說明書 題 目： 智能材料在汽車冷卻系統(tǒng)中的應用與設計——圓筒式磁流變離合器的設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 2008963301 姓 名： 鐘林偉 指導教師： 朱石沙 完成日期： 2012 年 5 月 25 日 目 錄一、緒論 .................................................................11.1 發(fā)動機冷卻系統(tǒng) .....................................................11.1.1 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的組成部分 ......................................11.1.2 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的作用 ..........................................21.1.3 冷卻系統(tǒng)調節(jié)的工作原理 ........................................3 1.2 目前風扇離合器及存在的問題 .........................................41.3 磁流變液離合器 .....................................................41.4 本課題的主要工作 ...................................................5二、磁流變液 ............................................................62.1 磁流變液的組成 .....................................................62.1.1 磁性顆粒 ......................................................62.1.2 載 液 .........................................................72.1.3 添加劑 ........................................................72.2 磁流變液的性能 .....................................................82.2.1 磁 流 變 液 應 滿 足 的 指 標 .......................................82.2.2 磁流變液必須具有的性能 .......................................82.2.3 磁流變液的流變機理 ............................................92.3 磁流變效應 ........................................................102.3.1 磁流變效應的特征 ............................................102.3.2 磁流變液的磁疇理論 ...........................................102.3.3 磁流變液的鏈化模型 ...........................................112.3.4 影響磁流變效應的因素 .........................................132.4 磁流變液應用于離合器 ..............................................17三、圓筒式磁流變離合器 ...............................................173.1 圓筒式磁流變離合器工作原理 ........................................173.2 圓筒式磁流變離合器理論分析 ........................................183.2.1 數(shù)學模型 ....................................................183.2.2 流動分析 ....................................................20四、磁流變離合器設計 ..................................................234.1 磁流變離合器的失效形式和設計準則 ..................................244.1.1 最大有效轉矩 .................................................244.1.2 粘塑性滑動和打滑 .............................................244.1.3 失效形式 .....................................................254.1.4 設計準則 ....................................................254.1.5 圓筒式磁流變離合器的關鍵尺寸 .................................254.2 圓筒式磁流變離合器的設計方法 ......................................274.2.1 原始數(shù)據(jù)及設計內容 ...........................................274.2.2 設計方法 .....................................................274.3 圓筒式磁流變離合器設計 ............................................284.3.1 圓筒式磁流變離合器結構 .......................................284.3.2 圓筒式磁流變離合器設計計算 ...................................30結束語 .........................................................38參考文獻 ................................................................38智能材料在汽車冷卻系統(tǒng)中的應用與設計——圓筒式磁流變離合器的設計摘要由于冷卻水溫與發(fā)動機的許多工作性能有著直接或間接的關系，如果冷卻水溫保持最佳的溫度范圍內，不僅可以提高發(fā)動機的動力性、減少廢氣的產(chǎn)生、還可以減少燃料消耗量、增強發(fā)動機工作平穩(wěn)性。磁流變液 (MRF)是一種在外加磁場作用下流變特性發(fā)生急劇變化的材料，它在無外加磁場作用時呈現(xiàn)牛頓流體的流動特性，然而在強磁場作用下，其表觀粘度可在毫秒級的短時間內增加幾個數(shù)量級以上，并呈現(xiàn)類似固體的力學性質，而且粘度的變化是連續(xù)、可逆的，即一旦去掉磁場后，又變成可以流動的液體。圓筒式磁流變離合器是一種利用磁流變液剪切應力來進行離合的一種裝置，它傳遞的力矩隨外加磁場的變化迅速變化。在沒有磁場作用的情況下，磁流變液處于液體狀態(tài)，離合器的離合力矩僅為粘性阻力。當有一個外加磁場作用時，磁流變液中的極性粒子馬上被極化并沿著磁力線方程成鏈狀分布。這種鏈狀結構就使磁流變液的剪切應力增大，表現(xiàn)出塑性體的特性，因此離合器就可以傳遞一定的力矩。力矩的大小可以通過調節(jié)磁場強度的大小來控制。磁流變離合器具有傳動平穩(wěn)、均衡、結構簡單、緊湊、操作簡便、能耗低、壽命長等優(yōu)良性能。本文首先對磁流變液的材料及流變特性進行了介紹，對磁流變液本構模型進行了分析。對磁流變液的傳力方式進行了討論，并根據(jù)剪切模式建立了磁流變液的傳力模型，完成了圓筒式磁流變離合器的設計，得出了基本設計公式。關鍵詞：冷卻系統(tǒng)；磁流變液；離合器；傳力模型；幾何設計方法The Intelligent Material Is Used For Car Cooling SystemOf Application And DesignABSTRACTIt's well known that cooling water temperature is very important to diesel engine.If cooling water temperature can keep in the optimal ange of cooling water temperature, diesel engine's power can be improved,and less exhaust gas produced, reduce fuel wastage and engine work more calmly. Magnetorheological(MR) fluids consist of stable suspensions of particles in a carrying fluid such as silicone oils, responding to an applied magnetic field in their rheological behavior. In the absence of applied magnetic field, MR fluids exhibit Newtonian-like behavior. Upon application of a magnetic field, the suspended particles in the MR fluids become polarized and aligned in the direction of the magnetic field. The fluids behave as a semi-solid having a controllable yield stress . An MR fluid clutch device achieves braking by shear force of the MR fluid.An MR fluid clutch has the property that its torque changes quickly in response to an extenral magnetic field.In the absence of an applied magnetic field,the torque is the viscous force of MR fluids in liquid state.When the external magnetic field is applied,the suspended particles in the MR fluids become polarized and gathered to form chain-like structure. These chain-like structures restrict the movement of the MR fluids,thereby increasing the yield stress of the fluids.The clutch can be achieved by utilizing the shear stress of the MR fluids.The torque can be adjusted continuously by changing the magnetic field strength.In this paper,the rheological behavior of MR fluids are introduced and the constitutive equation is analyzed, then, the design method of the MR fluids clutch is investigated theoretically.The equation of the torque transmitted by the MR fluids in the clutch is derived to provide the theoretical foundation in the design of the clutch.Keywords: Cooling System;Magnetorheological fluids(MRF);clutch;mechanical mode;geometric design method1一、緒論1.1 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)1.1.1 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的組成部分在整個冷卻系統(tǒng)中，冷卻介質是冷卻液，主要零部件有節(jié)溫器、水泵、水泵皮帶、散熱器、散熱風扇、水溫感應器、蓄液罐、采暖裝置(類似散熱器)。1)冷 卻 液冷卻液又稱防 凍 液 ，是由防凍添加劑及防止金屬產(chǎn)生銹蝕的添加劑和水組成的液體。它需要具有防凍性，防蝕性，熱傳導性和不變質的性能?，F(xiàn)在經(jīng)常使用乙二醇為主要成分，加有防腐蝕添加及水的防凍液。 2)節(jié) 溫 器從介紹冷卻循環(huán)時，可以看出節(jié)溫器是決定走“冷車循環(huán)”，還是“正常循環(huán)”的。節(jié)溫器在 80℃后開啟，95℃時開度最大。節(jié)溫器不能關閉，會使循環(huán)從開始就進入“正常循環(huán)”，這樣就造成發(fā)動機不能盡快達到或無法達到正常溫度。節(jié)溫器不能開啟或開啟不靈活，會使冷卻液無法經(jīng)過散熱器循環(huán)，造成溫度過高，或時高時正常。如果因節(jié)溫器不能開啟而引起過熱時，散熱器上下兩水管的溫度和壓力會有所不同。 3)水 泵水泵的作用是對冷卻液加壓，保證其在冷卻系中循環(huán)流動。水泵的故障通常為水封的損壞造成漏液，軸承毛病使轉動不正常或出聲。在出現(xiàn)發(fā)動機過熱現(xiàn)象時，最先應該注意的是水泵皮帶，檢查皮帶是否斷裂或松動。 4)散 熱 器發(fā)動機工作時，冷卻液在散熱器芯內流動，空氣在散熱器芯外通過，熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷。散熱器上還有一個重要的小零件，就是散熱器蓋，這小零件很容易被忽略。隨著溫度變化，冷卻液會“熱脹冷縮” ，散熱器器因冷卻液的膨脹而內壓增大，內壓到一定時，散熱器蓋開啟，冷卻液流到蓄液罐；當溫度降低，冷卻液回流入散熱器。如果蓄液罐中的冷卻液不見減少，散熱器液面卻有降低，那么，散熱器蓋就沒有工作！ 5)散 熱 風 扇正常行駛中，高速氣流已足以散熱，風扇一般不會在這時候工作；但在慢速和原地運行時，風扇就可能轉動來助散熱器散熱。風扇的起動由水溫感應器控制。 6)水 溫 感 應 器水溫感應器其實是一個溫度開關，當發(fā)動機進水溫度超出 90℃以上，水溫感應器將接通風扇電路。如果循環(huán)正常，而溫度升高時，風扇不轉，水溫感應器和風扇本身就需要檢查。 7)蓄 液 罐2蓄液罐的作用是補充冷卻液和緩沖“熱脹冷縮”的變化，所以不要加液過滿。如果蓄液罐完全用空，就不能僅僅在罐中加液，需要開啟散熱器蓋檢查液面并添加冷卻液，不然蓄液罐就失去功用。 8)采 暖 裝 置采暖裝置在車內，一般不太出問題。從循環(huán)介紹可以看出，此循環(huán)不受節(jié)溫器控制，所以冷車時打開暖氣，這個循環(huán)是會對發(fā)動機的升溫有稍延后的影響，但影響實在不大，不用為了讓發(fā)動機升溫而使人凍著。也正因為這循環(huán)的特點，在發(fā)動機出現(xiàn)過熱的緊急情況下，打開車窗，暖氣開大最大，對發(fā)動機的降溫會有一定的幫助。1.1.2 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的作用發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的作用是利用重汽配件的冷卻介質冷卻液，將發(fā)動機受熱零部件的熱量及時傳導出去，保證 零部件在允許溫度條件下正常工作。對發(fā)動機的冷卻，并非是越冷越好，而是要求冷卻溫度適當。過度冷卻也會給發(fā)動機工作帶來不良影響。一是氣缸溫度過低，燃 料的著火延遲期延長，燃燒速度降低，散熱損失增加；二是造成發(fā)動機工作粗暴，油耗增加；三是機油黏度增大，造成運動零部件的摩擦損失加大，從而使發(fā)動機功 率下降，經(jīng)濟性、動力性隨之下降。重汽配件的冷卻液(又稱防凍液、不凍水 )是汽車發(fā)動機的專用化學品，主要用于冷 卻液是一種加入冷卻水加入冷卻水中以防止結冰的專是冰點可3的專用的低冰點冷卻冷 卻液是一種加入冷卻水中以防止結冰的專用的低冰點冷卻溶液。它作為發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的一種冷卻介質，其特點是冰點可以根據(jù)使用地區(qū)溫度來調配。重汽配件手制動閥連同塑料制動管預先裝配好，再與手制動閥固定支架裝配，每根管路需做好標記，這樣管路連接到組合踏板底板上時才不會接錯。管路注意遠離運動件，并在適當位置用緊固帶固定。發(fā)動機對冷卻液性能的要求，最主要的是冰點、沸點，除水垢性和防化學腐蝕性。其目的是防止發(fā)動機冷卻水在冬季結冰而使散熱器和氣缸套凍裂，還要阻止水中的 氧及其他雜質對冷卻系統(tǒng)金屬的腐蝕。發(fā)動機對冷卻液性能的具本要求是：降低水的冰點效果好；對冷卻系統(tǒng)機件(金屬、橡膠) 無腐蝕；化學安定性好，能長期使 用；低溫時黏度增大不多；泡沫多等。目前市場上的冷卻液質量參差不齊，尤其一些假冒偽劣產(chǎn)品過多，若是選用不當，將會對發(fā)動機造成一定的危害，引起不可挽回的損失，因此正確使用重汽配件的冷卻液保持發(fā)動機正常工作，具有十分重要的意義。1.1.3 冷卻系統(tǒng)調節(jié)的工作原理目前汽車發(fā)動機多采用強制循環(huán)水冷系統(tǒng)。發(fā)動機氣缸蓋和氣缸體中都有水套。水泵將冷卻水從機外吸入加壓，使冷水在水套內流動，帶走鄰近部件的熱量。冷卻水吸熱后自身溫度升高，進入車前端的散熱器(水箱)內。由于汽車前進和風扇的抽吸，外界冷空氣通過散熱器，帶走散熱器內冷卻水的熱量并送入大氣。當散熱器中的冷卻水得到冷卻后，在水泵的作用下，再次進入水套.如此循環(huán)不斷地冷卻了發(fā)動機的高溫部件。1.1.4 冷卻系統(tǒng)類型液 冷液冷汽車的冷卻系統(tǒng)通過發(fā)動機中的管道和通路進行液體的循環(huán)。 當液體流經(jīng)高溫發(fā)動機時會吸收熱量，從而降低發(fā)動機的溫度。 液體流過發(fā)動機后，轉而流向熱交換器（或散熱器） ，液體中的熱量通過熱交換器散發(fā)到空氣中。 風 冷某些早期的汽車采用風冷技術，但現(xiàn)代的汽車幾乎不使用這種方法了。 這種冷卻方法不是在發(fā)動機中進行液體循環(huán)，而是通過發(fā)動機缸體表面附著的鋁片對氣缸進行散熱。 一個功率強大的風扇向這些鋁片吹風，使其向空氣中散熱，從而達到冷卻發(fā)動機的目的。因為大多數(shù)汽車采用的是液冷，所以本文將著重對液冷系統(tǒng)進行說明。 汽車中的冷卻系統(tǒng)中有大量管道。 我們從泵開始逐一考察整個系統(tǒng)，在下一節(jié)，我們將對系統(tǒng)的各個部件進行詳細說明。泵將液體輸送至發(fā)動機缸體后，液體便開始在氣缸周圍的發(fā)動機通道里流動。 接著，液體又通過發(fā)動機的氣缸蓋返回。 恒溫器位于液體流出發(fā)動機的位置。 如果恒溫器關閉，則液體將經(jīng)過恒溫器周圍的管道直接流回到泵。如果恒溫器打開，液體將首先流入散熱器，然后再流回泵。加熱系統(tǒng)也有一個單獨的循環(huán)過程。 該循環(huán)從氣缸蓋開始輸送液體，使其流經(jīng)加熱器風箱，然后又流回泵。對于配備有自動變速器的汽4車，通常會有一個獨立的循環(huán)過程來冷卻內置于散熱器的變速器油液。 變速器油液由變速器通過散熱器內另一個熱交換器抽吸得到。汽車可以在遠低于零攝氏度到遠高于 38℃的寬泛溫度范圍內工作。 因此，不管使用何種液體對發(fā)動機進行降溫，其必須具有非常低的凝固點、很高的沸點以及能吸收大量熱量。水是吸收熱量的最有效的液體之一，但水的凝固點太高，不適用于汽車發(fā)動機。 大多數(shù)汽車使用的液體是水和乙二烯乙二醇的混合液 (C2H6O2)，也稱為防 凍 液 。 通過將乙二烯乙二醇添加到水中，可以顯著提高沸點、降低凝固點。1.2 目前風扇離合器及存在的問題氣動風扇離合器 [3]與汽車壓縮氣體供給系統(tǒng)相連，利用壓縮氣體做動力使離合器接合，離合器分離則靠彈簧力。電磁風扇離合器依靠電磁力接合離合器，斷電則分離離合器。這兩種離合器風扇轉速不可調，風扇只能運行或者關閉。因此控溫不理想、節(jié)油效果不好、噪聲大。但結構簡單、成本較低。繼續(xù)改進例如氣動風扇離合器貯氣筒經(jīng)過供氣管路中的一只電磁閥向離合器供氣等；電磁風扇離合器做成有刷式。這些措施可以改良冷卻性能卻導致裝置復雜、可靠性變差以及成本升高。目前對冷卻系統(tǒng)的控制多由硅油風扇離合器控制冷卻風扇轉速實現(xiàn)．硅油風扇離合器是一種以硅油為傳遞介質，并由散熱器后面氣流溫度控制的液力傳動離合器。它由感溫元件隨發(fā)動機的溫度變化調節(jié)主、從動盤之間硅油注入量來控制和調節(jié)風扇的旋轉速度。發(fā)動機溫度升高，風扇轉速上升，冷卻效果增大；反之，轉速下降，冷卻效果減小。該風扇離合器可隨發(fā)動機的溫度高低來調節(jié)風扇的轉速，使風扇風量去適應發(fā)動機的負荷，使發(fā)動機保持在合適的溫度下工作，從而達到延長發(fā)動機使用壽命、降低噪聲和減少發(fā)動機功率損失的作用。但是它不是一個真正的離合器，它由輸入輸出部件之間硅油的剪切作用提供轉矩，既不能鎖緊成 1:1 的同步傳動，又不能完全的分離。這使得輸入輸出之間總存在一定的轉速差，一般輸出轉速為輸入轉速的 30 %～90 %。雖然傳統(tǒng)的硅油風扇離合器理論上輸出的轉速無級可調，但由于其結構相對復雜，調速靈敏性不高，溫度變化時風扇轉速變化不能及時跟上，不能準確地控制發(fā)動機的冷卻狀態(tài)，且增加了燃油的消耗。因此，研究新型風扇離合器，設計一種結構比現(xiàn)有硅油風扇離合器更簡單，且能夠準確控制發(fā)動機冷卻狀態(tài)的新型風扇離合器就顯得非常必要。1.3 磁流變液離合器磁流變液是一種在外加磁場作用下流變特性發(fā)生急劇變化的材料，它在無外加磁場作用時呈現(xiàn)牛頓流體的流動特性，然而在強磁場作用下，其表觀粘度可在毫秒級的短時間內增加幾個數(shù)量級以上，并呈現(xiàn)類似固體的力學性質，而且粘度的變化是連續(xù)、5可逆的，即一旦去掉磁場后，又變成可以流動的液體。磁流變液作為一種新型的智能材料，它的表觀粘度和屈服應力可用外加磁場連續(xù)調控。基于這一特性設計成的磁流變器件具有響應時間快、結構簡單和能耗低等一系列優(yōu)點。這使磁流變液在工程技術領域具有廣泛的應用前景。磁流變液在離合器中的應用是充分利用磁流變液在外加磁場作用下能產(chǎn)生磁流變效應的特長和傳統(tǒng)的機械設計方法，去開拓為實現(xiàn)規(guī)定功能的磁流變液離合器新裝置和新產(chǎn)品。盡管機械設計方法是一種傳統(tǒng)的方法，但是開發(fā)利用磁流變效應而構思的磁流變液離合器，則充分考慮了磁流變效應以及其工作介質— 磁流變液體的某些特殊條件。利用磁流變液體在外加磁場作用下產(chǎn)生的磁流變效應使磁流變液能夠用于離合器的主要依據(jù)是:① 磁流變效應能夠使磁流變液體的表觀粘度在一定的條件范內實現(xiàn)連續(xù)變化，此變化可以控制并且可逆。② 磁流變效應能夠使磁流變液體在外加磁場作用下，具有一定的屈服強度，并且隨著外加磁場強度的增加，磁流變液體的屈服強度增加，即磁流變液體的屈服強度可由外加磁場連續(xù)調控。③ 磁流變效應能夠使磁流變液體，在一定條件下由液態(tài)變成固態(tài)，使其失去動流性。④ 磁流變效應的響應時間非常短，響應速度快。⑤ 實現(xiàn)磁流變效應的能耗低。⑥ 控制磁流變效應的信號容易獲得，即通過外加磁場強度。⑦ 易與計算機技術結合實現(xiàn)智能控制，進行智能機械開發(fā)。磁流變液離合器是一種利用磁流變液剪切應力來進行離合的一種裝置，它傳遞的力矩隨外加磁場的變化迅速變化。在沒有磁場作用的情況下，磁流變液處于液體狀態(tài)，離合器的離合力矩僅為粘性阻力。當有一個外加磁場作用時，磁流變液中的極性粒子馬上被極化并沿著磁力線方程成鏈狀分布。這種鏈狀結構就使磁流變液的剪切應力增大，表現(xiàn)出塑性體的特性，因此離合器就可以傳遞一定的力矩。力矩的大小可以通過調節(jié)磁場強度的大小來控制。磁流變離合器具有傳動平穩(wěn)、均衡、結構簡單、緊湊、操作簡便、能耗低、壽命長等優(yōu)良勝能。1.4 本課題的主要工作本文首先對磁流變液的材料及流變特性進行了介紹，對磁流變液本構模型進行了分析。對磁流變液的傳力方式進行了討論，并根據(jù)剪切模式建立了磁流變液的傳力模6型，得出了基本設計公式，完成了圓筒式磁流變離合器的設計。二、磁流變液磁流變液是將微米尺寸的磁極化顆粒分散溶于絕緣載液中形成的特定非膠性懸浮液體，因而其流變特性隨外加磁場變化而變化。未加磁場時，磁流變液的流變特性與普通牛頓流體 [19]相似，若加一中等強度的磁場作用時，其表觀粘度系數(shù)增加兩數(shù)量級以上，當磁流變液受到一強磁場作用時，就會變成類似“固體”的狀態(tài)，流動性消失。一旦去掉磁場后，又變成可以流動的液體，這種可逆轉變可以在毫秒量級內完成。2.1 磁流變液的組成磁流變液主要由磁性粒子、載液和添加劑三個部分組成。圖 2.1 磁流變液的組成磁性顆粒的關鍵問題是制作，目前磁性顆粒的制作方法主要有：共沉法、熱分解法、超聲分解法和沉積法。2.1.1 磁性顆粒磁性材料主要是 Fe 3O4 、Fe 3 N、Fe、Co、Ni 等固體微粒，其中磁飽和度最大的微粒是鐵鈷合金，它的磁飽和度能達到 2.4T，但考慮價格問題，實際應用最多的是純鐵粉和羰基鐵粉 [23]，磁飽和度為 2.1T。其他材料的磁飽和度都比鐵粉低。磁性顆粒的直徑一般為 0.1-100μm，常見值為 3-5μm。只有氧化物顆粒的直徑能達到約 30 nm , 但是這種氧化物顆粒的磁飽和度較低, 配制的 MRF 產(chǎn)生的應力最大約為 5 kPa 。磁流變液中的固體顆粒在磁場作用下產(chǎn)生的磁極化，是磁流變液產(chǎn)生磁流變效應的核心。因此，固體顆粒材料的化學性質和物理性質，對磁流變液的性能起著決定作用。根據(jù)磁流變效應的機理研究結論，對固體顆粒有以下要求，即:1.在外加磁場作用下，磁性顆粒具有磁化效應;在撤除磁場時，磁性顆粒具有退磁效應。72.磁性顆粒材料的磁導率要大，尤其是磁導率的初始值和最大值必須要大;3.磁性顆粒材料應具有較大的磁飽和強度，從而給磁流變液內的磁性顆粒相互間提供最大能量。4.磁性顆粒材料應能夠在足夠寬的工作范圍內保持穩(wěn)定的性能;一般要求的.工作范圍為-40 oC ～150 oC。5 磁性顆粒與基液的比重要相適應，以防止磁性顆粒在基液中沉淀過快;6.磁性顆粒的大小要適當，形狀要合理;磁性顆粒的大小一般在 1～10μm 范圍內，形狀一般是球形的，也有橢圓形的;7.磁性顆粒材料應具有穩(wěn)定的化學性能和物理性能:8.磁性顆粒材料應耐磨、無毒和對其接觸材料無腐蝕性。2.1.2 載 液載液是磁流變液的主要成分，其性能對磁流變液具有直接的影響 [24]，一般來說，磁流變液的載液應具有如下的特點: ①高沸點、低凝固點。這可以確保磁流變液具有較寬的工作溫度范圍; ②適宜的黏度，磁流變液的零磁場條件下應具有較低的黏度, 要求載液的黏度越低越好, 但黏度不能太低，否則沉降穩(wěn)定性變差。此外，載液還應該具有化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、無毒、無異味、價格低廉等特點。目前 MRF 載液主要有以下幾類。(1) 非磁性液體基載液　主要有硅油、礦物油、合成油、水和乙二醇等。為確保顆粒的懸浮穩(wěn)定性, 并增加整個磁流變液的流變學性質,一般需要使用添加劑, 如加入各種表面活性劑(如油酸)或保護性膠體物質(如硅膠、硅氧化物等),防止磁性顆粒沉淀及不可逆轉的海綿狀絮凝。絕大部分的研究和應用都使用這種類型的磁流變液。美國Lord 材料公司的 3 種商品化磁流變液是載液分別為合成油、硅油和水的羰基鐵粉磁流變液。水基載液可以克服傳統(tǒng)有機載液的聚合、老化、細菌繁殖且易燃等特點, 但要加入一些抗沉淀劑、增稠劑或流變改性劑等來使液體變稠以降低顆粒沉降。(2) 磁性液體基載液 　即用膠體狀的磁流體作為載液(如鐵磁流體) , 使磁流變液的屈服應力大為提高。由于載液(磁流體)的密度提高, 使磁流變液的穩(wěn)定性增強。(3) 特殊型載液　由于某種特殊的要求,往往要選擇具有特殊性質的載液, 比如既可以導電又可以導磁的載液,將 0.15～0.2mm 尺寸的鐵磁顆粒(例如含 4%Si 的硅鋼)分散在含有 0.5μm 石墨顆粒的未聚合的環(huán)氧樹脂基體中可制成多用途磁流變液，這種樹脂基體的黏度系數(shù)為 300Pa·s(20℃)。使用高黏度的載液可以有效防止磁流變液的沉降。82.1.3 添加劑磁流變液母液的密度一般為 1g/cm 左右，而懸浮顆粒的密度為 7～8 g/cm ,由于磁性顆粒的密度遠遠大于母液的密度而造成的磁性顆粒的沉降一直是很難解決的問題之一。此外，懸浮顆粒的直徑一般僅為幾個微米，比表面積大,也容易團聚而沉降。目前解決此問題最為有效的方法就是添加不同類型的表面活性劑，一般是親油基和親水基這兩種性質不同的結構組成的低聚物，它的親水基可以吸附在磁性顆粒的表面，而親油基像“鞭梢”一樣擴散在母液當中。磁性顆粒吸附表面活性劑以后，由于親油基的“鞭梢”相互纏繞及排斥，一方面會增加顆粒的體積，減少它們相互吸引碰撞的機會；從而降低由于顆粒與母液的密度差而造成的顆另一方面會在母液內部形成一個相互作用的三維骨粒沉降。2.2 磁流變液的性能2.2.1 磁 流 變 液 應 滿 足 的 指 標 （ 1） 零 磁 場 粘 度 低 ， 以 便 使 其 在 磁 場 作 用 下 ， 具 有 同 等 剪 切 屈 服 強 度 增 長 時 ，具 有 更 大 的 可 調 范 圍 。 （ 2） 強 磁 場 下 剪 切 屈 服 強 度 高 ， 至 少 應 達 到 20～ 30Kpa， 這 是 衡 量 磁 流 變 液特 性 的 主 要 指 標 之 一 。 （ 3） 雜 質 干 擾 小 ， 以 增 加 其 使 用 范 圍 。 （ 4） 溫 度 使 用 范 圍 寬 ， 即 在 相 當 寬 的 溫 度 范 圍 具 有 極 高 的 穩(wěn) 定 性 。 （ 5） 響 應 速 度 快 ， 最 好 能 達 到 毫 秒 級 ， 以 使 磁 流 變 液 減 振 器 作 為 主 動 和 半 主動 控 制 器 時 ， 基 本 不 存 在 時 遲 問 題 。 （ 6） 抗 沉 降 性 好 ， 長 時 間 存 放 應 基 本 不 分 層 。 （ 7） 能 耗 低 ， 在 較 弱 的 磁 場 下 可 產(chǎn) 生 較 大 的 剪 切 屈 服 強 度 。 （ 8） 無 毒 、 不 揮 發(fā) 、 無 異 味 ， 這 是 由 其 應 用 領 域 所 決 定 的 。 2.2.2 磁流變液必須具有的性能：(1)具有優(yōu)良的磁化和退磁特性，以保證磁流變液的磁流變效應是一種可逆變化。因此這種流體的磁滯回線必須狹窄，內聚力較小，而磁導率很大，尤其是磁導率的初始值和極大值必須很大。(2)應具有較大的磁飽和特性，以便使得盡可能大的“磁流”通過懸浮液的橫截面，從而給顆粒相互間提供盡可能大的能量；9（3）應具有較小的能量損耗，在工作期間，全部損耗(如磁滯現(xiàn)象、渦流現(xiàn)象等)都應該是一個很小的量；(4) 應具有高度磁化和穩(wěn)定的性能，這就要求磁流變液中的強磁性粒子的分布必須均勻，而且分布率保持不變；(5)應具備極高的“擊穿磁場”，以防止磁流變液被磨損并改變性能；(6)應在相當寬的溫度范圍內具有極高的穩(wěn)定性，以保證磁流變液的流變性能不會在正常工作溫度范圍內發(fā)生改變；(7)構成磁流變液的原材料應是價廉的而不是稀有的。目前國際上關于磁流變液材料制備方法和工藝的報道比較多。中國科技大學磁流變研究組陳祖耀、江萬權等人用 Y-輻射技術產(chǎn)生直徑在２００nm～５μm 的 Co 粒子，并將鐵顆粒表面復合此納米尺寸的 Co 粒子，形成鐵復合物為懸浮粒子制備的磁流變液。在中國科技大學的旋轉式磁流變液測試系統(tǒng)上測試，結果表明剪切屈服應力顯著增大；用直徑為２.５ μm～８μm 羰基鐵粉分散于硅油中，并用偶聯(lián)劑預先處理，改善液態(tài)相和固態(tài)相的相容性，可有效防止粒子沉淀，該磁流變液效應顯著，且具有較大的溫度穩(wěn)定性。2002 年，中國科學技術大學磁流變研究組成功地篩選制備了KDC—1 磁流變液，該樣品實驗室工藝穩(wěn)定，有較大的剪切屈服強度和沉降穩(wěn)定性，其主要力學性能指標與美國 Lord 公司產(chǎn)品接近?，F(xiàn)已完成對 3 家友鄰研究單位KDC—1 MRF 小批量實驗室規(guī)模供給，反映良好。2.2.3 磁流變液的流變機理按照磁疇理論可以解釋磁流變效應。在磁流變液中，每一個小顆粒都可當做一個小的磁體。在這種磁體中，相鄰原子間存在著強交換耦合作用。它促使相鄰原子的磁矩平行排列，形成自發(fā)磁化飽和區(qū)域即磁疇。無外磁場作用時，每個磁疇中各個原子的磁矩排列取向一致，而不同磁疇磁矩取向不同。磁疇的這種排列方式使每一顆粒處于能量最小的穩(wěn)定狀態(tài)。因此，所有顆粒平均磁矩為零，顆粒不顯磁性。在外磁場作用下，磁矩與外磁場同方向排列時的磁能低于磁矩與外磁場反方向排列時的磁能，結果是同自發(fā)磁化磁矩成較大角度的磁疇體積逐漸縮小。這時顆粒的平均磁矩不等于零，顆粒對外顯示磁性，按序排列相接成鏈。當外磁場強度較弱時，鏈數(shù)量少、長度短、直徑也較細，剪斷它們所需外力也較小。隨外磁場不斷增強，取向與外場成較大角度的磁疇全部消失，留存的磁疇開始向外磁場方向旋轉，磁流變液中鏈的數(shù)量增加，10長度加長，直徑變粗，磁流變液對外所表現(xiàn)的剪切應力增強；再繼續(xù)增加磁場，所有磁疇沿外磁場方向整齊排列，磁化達到飽和，磁流變液的剪切應力也達到最高。磁流變液的磁化特征不僅依賴固態(tài)相本身的磁特性，而且與顆粒間聚集狀態(tài)和結構特征密切相關。另外，磁流變液的磁化飽和強度與體積分數(shù)無關，但磁化率卻隨體積分數(shù)的增加而線形增加，且有隨顆粒直徑增大而增大的趨勢。2.3 磁流變效應2.3.1 磁流變效應的特征磁流變效應是指磁流變液在外加磁場作用下，其流動狀態(tài)(一般是指表示其流動阻力的表觀粘度) 和流體的屈服強度發(fā)生了強烈變化的現(xiàn)象。磁流變效應作為一種特殊的物理現(xiàn)象，一般具有以下特征:①在外加磁場的作用下，磁流變液的表觀粘度可隨磁場強度的增大而增大，甚至在某一種磁場強度下，達到停止流動或固化，但當磁場撤除后，磁流變液又恢復到原始的粘度，即在外加磁場作用下，磁流變液可在液態(tài)和固態(tài)之間轉換。② 在外加磁場的作用下，磁流變液由液態(tài)至固態(tài)之間轉換是可逆的。③ 在外加磁場作用下，磁流變液的屈服強度隨磁場強度的增大而增大。④ 在外加磁場作用下，磁流變液的表觀粘度和屈服強度隨磁場強度的變化是連續(xù)的和無級的。⑤ 在外加磁場作用下，磁流變液的表觀粘度和屈服強度隨磁場強度的變化是可控的，這種控制可以是人控的或自動的。⑥ 磁流變效應的控制較簡單，它只應用一個極易獲得的磁場強度信號即可。⑦ 磁流變效應對磁場作用的響應十分靈敏，一般其響應時間為毫秒級。⑧ 控制磁流變效應的能量低，即由液態(tài)向固態(tài)的轉換，不像物理現(xiàn)象中的相變要吸收或放出大量的能量。磁流變效應的上述特征是發(fā)展磁流變液在工程技術領域中應用的科學依據(jù)，在充分利用這些特征的基礎上，就能夠開發(fā)一系列性能優(yōu)良、價格低廉、有市場競爭能力的新產(chǎn)品。112.3.2 磁流變液的磁疇理論根據(jù)磁疇理論可以解釋磁流變效應。在磁流變液中，每一個小顆粒都可以當作一個小的磁體。在這種磁體中，相鄰原子間存在著強交換禍合作用。它促使相鄰原子的磁矩平行排列，形成自發(fā)磁化飽和區(qū)域，即磁疇。沒有外加磁場作用時，每個磁疇中各個原子的磁矩排列取向一致，而不同磁疇磁矩的取向不同。磁疇的這種排列方式使每一顆粒處于能量最小的穩(wěn)定狀態(tài)。因此，所有顆粒平均磁矩為零，顆粒不顯磁性。在外加磁場作用下，磁矩與外磁場同方向排列時的磁能低于磁矩與外磁場反方向排列時的磁能，結果是自發(fā)磁化磁矩成較大角度的磁疇體積逐漸縮小。這時顆粒的平均磁矩不等于零，顆粒對外顯示磁性，按序排列相接成鏈。當外加磁場強度較弱時，鏈數(shù)量少、長度短、直徑也較細，剪斷它們所需外力也較小。隨著外加磁場強度的不斷增大，取向與外加磁場成較大角度的磁疇全部消失，留存的磁疇開始向外磁場方向旋轉，磁流變液中鏈的數(shù)量增加，長度加長，直徑變粗，磁流變液對外所表現(xiàn)的剪切應力增強;再繼續(xù)增加磁場，所有磁疇沿外加磁場方向整齊排列，磁化達到飽和，磁流變液的剪切應力也達到飽和。2.3.3 磁流變液的鏈化模型① 磁流變液的鏈化過程磁流變液中的顆粒磁極化后的鏈化過程主要與外加磁場強度有關系。在外加磁場作用下，磁流變液中的相鄰顆粒問存在著強交換藕合作用，以促使相鄰的原子的磁矩平行排列，形成磁疇。當磁矩與外加磁場同方向排列時的磁能低于磁矩與外加磁場反方向排列時的磁能時，磁流變液中的顆粒平均磁矩不等于零，顆粒對外顯示磁性，按序排列相接成鏈。其鏈化過程如圖 2.9 所示，顆粒被當作一些剛性微球，它們代表磁性顆粒，圖(1)表示無磁場作用時，顆粒無規(guī)律地分布在基礎液中，這種情況下的動態(tài)屈服應力為零;圖（2）表示在外加磁場 H 作用下，在時間 t=0s 時，顆粒磁極化后形成的偶極子;圖(3)表示在外加磁場 H 作用下，在時間 t=0.1s 時，磁流變液中的顆粒按序排列相接成鏈，磁流變液的表現(xiàn)粘度、增加;圖(4)表示增加磁場強度，在時間 t=1s 時，磁鏈的數(shù)量增加，直徑變粗，磁流變液的動態(tài)屈服應力和表觀粘度增大，對外所表現(xiàn)的剪切應力增強;圖(5)表示當撤除外加磁場時，磁流變液材料迅速復原，其響應時間只有幾毫秒。12圖 2.9 顆粒鏈化過程的微觀圖② 磁流變液鏈化的集聚方式當有外加磁場作用時，顆粒被產(chǎn)生有序化的運動，這種運動從顆粒磁極化一開始就產(chǎn)生，直至有序化運動終止，達到相對穩(wěn)定狀態(tài)，形成某種固定的結構，即這些顆粒在磁場力作用下相互吸引，沿著 N 極和 S 極之間的磁力線方向形成鏈狀結構，這一過程稱之為鏈化過程。顆粒磁極化后在磁場及顆粒之間相互作用下的有序化運動，最終形成的結構，與單位體積內顆粒的數(shù)目、磁場強度及顆粒在基液中的 Brownian 運動(熱運動)的干擾和摩擦阻力的影響等有關。根據(jù)固體顆粒的體積分數(shù)不同，在磁流變液中可能有四種形態(tài)的顆粒集聚方式，即:1)通鏈。這種鏈是由許多顆粒緊密聯(lián)接而成，并粘附于兩個平板之上，形成一個由許多顆粒構成的實體，這種鏈稱為通鏈。2)支鏈。這種鏈的一端從一個平板開始，或粘附于一個平板之上，而另一端則終止于兩平板間的某一位置，這種鏈稱為支鏈。3)孤立鏈。這種鏈的兩端與任何一個平板都不聯(lián)接，而是漂浮在基礎液中，類似一個有序排列的顆粒集團，這種鏈稱為孤立鏈。4)束鏈。當固體顆粒體積分數(shù)達到一定數(shù)量時，有一些通鏈聚集而成為束鏈。132.3.4 影響磁流變效應的因素影響磁流變效應強弱的主要因素有以下因素:① 外加磁場的磁場強度在外加磁場作用下，磁流變液具有一定的屈服應力，并且屈服應力隨外加磁場的增加而增加，這種現(xiàn)象被認為是磁流變效應的主要標志。② 顆粒的磁飽和強度Carlson[30]人利用偶極子相互作用模型描述了磁流變液特性，建立了流變性能與懸浮相微粒飽和磁化強度的關系式(2.8) 1.0,2)(30??????hJHrpy式中， 為磁流變液的剪應屈服應力， 和 分別為懸浮相微粒的平均磁化)(y? pJ?強度和體積分數(shù)， 為應變量， 為介質相對磁導率，h 為單鏈中微粒間隙寬度。該?r模型考慮了隨外磁場增加伴隨微粒的磁化飽和產(chǎn)生的磁非線性問題，能夠用來評價磁流變體材料的磁學性能和力學性能。同時，利用所提供的微粒網(wǎng)內磁通密度分布機理對上述模型進行擴展，建立了復合流體的平均磁通密度與外磁場強度的關系式(2.9)及磁化強度的關系式(2.10)分別如下(2.9) 321)(30aJBHs?????(2.10) 21)(3aJJsp????式中，B 為磁流變體的平均磁通密度， ， 是磁極化率，a 為懸浮HB)1(0????相微粒飽和磁化區(qū)和未飽和磁化區(qū)的比值，可作為 B 的函數(shù)來求， 為懸浮相微粒飽sJ和磁化強度。由式(2.9)可知剪應屈服應力 與 成正比，即選擇高飽和磁化強度)(y?2pJ的懸浮相可提高屈服應力 值，這與 Ginder[31]等人的研究結果相一致。當懸浮相)(Hy?微粒磁化飽和后，剪切應力隨磁場強度的增大變緩。隨懸浮相體積分數(shù) 的增大，剪?14切應力雖有較大幅度的增加，但同時會帶來零場粘度的增大，屈服應力 下降。)(Hy?另外，從磁流變體的 B 一 H 實驗曲線可以看出飽和磁化后內察磁感應強度仍隨磁場強度的增加而非常緩慢地增大。微粒間間隙增大，這被解釋為微粒重構和磁場增加所致。對一定體積分數(shù)懸浮相的磁流變體，可通過 得到磁化飽和時的內部磁感應強度值。sJ?該模型通過調整建模過程中參量值來補償鏈間相互作用的影響。可以看出，選擇高飽和磁磁極化強度的懸浮相可屈服應力 。但當懸浮相顆粒磁磁極化飽和后，屈服)(Hy?應力幾(H)隨外加磁場強度的增加變緩。③ 磁流變液的磁化率固體 顆 粒 的 磁 化率是影響磁流變液剪切應力的另一個重要影響因素，不同的顆粒材料具有不同的磁學特性，其在不同磁場強度下的磁化率也會不同，導致磁流變材料的宏觀特性也會不同。剪切應力隨著磁化率的增加而增加，在磁化率較小時，增加的較快，在磁化率較大的情況下，增加的幅度不是很明顯。要得到具有良好磁流變效應的磁流變液，應該選用磁化率對磁場強度敏感的材料做懸浮項顆粒。④ 顆粒體積百分數(shù)固體顆粒的濃度對磁流變效應有明顯的影響，隨著固體顆粒體積百分率的增大，相同磁場強度和剪應變率所對應的剪切應力也相應增大.實驗發(fā)現(xiàn)，當介質百分率大于30%時，磁流變液易出現(xiàn)沉淀，將影響材料的磁流變效應。固體顆粒的濃度是指作為分散相的固體顆粒在磁流變體中所占的體積比。固體顆粒在磁場作用下磁極化，在兩極間形成貫通的磁鏈，當固體顆粒數(shù)目較多時，更可在磁鏈基礎上集聚成柱或網(wǎng)狀結構，因而增加了磁流變液的粘度和阻力，甚至固化，具有明顯增強屈服應力，亦即增強磁流變效應。體積百分數(shù)越大，由于分散相的固體顆粒數(shù)目多，形成的磁鏈也多;同時，體系的相對磁導率和磁磁極化率就越大，其磁流變效應就越強。因此，一般認為體積百分率越大，則磁流變效應越強。大量的實驗表明，為了獲得理想的磁流變效應，體積百分率應有一個合理的范圍。因為，當體積百分率較低時，固體顆粒數(shù)目有限，在磁場作用下磁極化形成的磁鏈數(shù)目少，因而磁流變效應不明顯。同時，體積百分率越低，進入明顯磁流變效應所需的場強越高，甚至達到固體顆粒磁飽和場強。因此，體積百分率不能過低，一般不小于 10%。此外，體積百分率也不能過高。因為，對于任何一個兩相的懸浮液來說，當體積百分率過高時，會有一個結構上的突變，即由無序的固體顆粒逐步形成一種三維的網(wǎng)狀結構，液體終止流動呈現(xiàn)固化特征，且伴隨砧度和剪切屈服應力的增加。磁流變流體也具有這一特性，即在零場時，當體積百分率達到某一數(shù)值，固體顆粒也形成網(wǎng)狀15結構，出現(xiàn)固化狀態(tài)。如果作用一個外加磁場，一般不會出現(xiàn)固體顆粒重新成鏈和成網(wǎng)的現(xiàn)象，只是可以強化已有的結構，因此磁流變效應不是很明顯。此外，即使外加磁場使磁流變效應有所增加，當零場時就有了較高的表觀薪度和剪切屈服應力，在外加磁場作用下，薪度和剪切屈服應力的變化幅度將很低，對要求有較大調節(jié)應力和豁度范圍的工程應用項目是不利的。其次，體積百分率過大，磁流變流體易出現(xiàn)嚴重的沉淀和板結，這將影響磁流變流體的工作效率。大量的實驗表明，體積百分率的最佳范圍大致在 15%一 30%之間。⑤ 溫度溫度對磁流變液的影響主要來自兩個方面，即溫度對顆粒熱運動的影響和溫度對磁性顆粒磁極化(主要是磁極化率)的影響。溫度的升高對磁流變效應是增強還是減弱，主要決定這兩方面的影響孰強孰弱。溫度越高，顆粒的布朗運動越劇烈，顆粒在外加磁場作用下的成鏈越困難，磁流變效應就會減弱。此外，對液體本身而言，其粘度隨溫度升高而有一定程度的降低。實驗研究證明，屈服應力在溫度 20℃一 150℃范圍內變化很小。⑥ 懸浮相尺寸固體顆粒的大小對磁流變效應有顯著的影響。隨著固體顆粒直徑的增加，相同磁場強度和剪應變率所對應的剪切應力也相應增大，亦即磁流變效應相應增強。固體顆粒的大小，對磁流變效應的影響主要是由于顆粒在磁場作用下，顆粒間相互作用的磁力使得顆粒沿磁場方向形成磁鏈。顆粒半徑 r 越大，兩顆粒之間的場致磁力就越大，顆粒所成鏈的強度越大，具體則表現(xiàn)為磁流變效應越強;此外，顆粒尺寸越大，所要求產(chǎn)生明顯磁流變效應的磁場場強越低，即越容易產(chǎn)生明顯的磁流變效應。然而，顆粒尺寸過大，布朗運動所起的作用減小，顆粒在基礎液中沉淀的趨勢增大，容易導致磁流變體出現(xiàn)相分離，影響磁流變體的工作性能，反過來又會影響流體的磁流變性能。當然，顆粒尺寸過小，則布朗運動影響大，這雖然可降低沉淀的趨勢，但由于布朗運動，顆粒不易穩(wěn)定成鏈，磁流變效應的強度減弱。因此，顆粒尺寸既不能過大，也不能過小，應該根據(jù)具體的磁流變體材料選取最優(yōu)值。Lemaire[32]等人對磁流變液屈服應力 與懸浮相微粒直徑的關系進行了系統(tǒng)研)(Hy?究，力圖弄清理想磁流變體所對應的最佳的微粒尺寸。小微粒雖在 Brownian 運動作用下可防止沉積，但強烈的 Brownian 運動也阻礙產(chǎn)生最大屈服應力的鏈狀結構的形成。當耦合系數(shù) >1 時，對極化能求導得到微粒間靜磁作用力 。然而來自靜磁力的? 2aFH?屈服應力 ，其中的 為單位面積成鏈的微粒數(shù)，其量值 ， 體積分SFNHcy?)(?Sc 2?16數(shù)， 為微粒半徑，由此可見 又是一個與半徑無關的參數(shù)。在 >1 的非?)(Hy? ?Brownian 運動作用下，這一結論應該是正確的。然而實際情況并非如此。研究目的在于確定 對 的影響對耦合系數(shù) 的依賴程度，即到底 多大時， 才與 無)(Hy??)(Hy??關。 的表達式如下?(2.11) KTar84230???式中 K 為 Boltzmann 常數(shù)，T 是溫度。研究結果表明，即使在藕合系數(shù)高達 103時，微粒尺寸仍對磁流變性能產(chǎn)生強烈的影響。與多分散系磁流變體相比，一定尺寸的單分散系式樣具有更佳的磁流變效應。這些效果來自無流動條件下 Brownian 運動引起的結構起伏，該運動使單鏈中兩臨近微粒間距離大于平均分散的距離，鏈結構對機械運動的阻力恰恰來自這種加大的間隙，而不是依賴于平均距離。應該指出的是該結構模型顯得過于簡化，且采用的位置起伏的 Monte Carlo。模型是基于一般偶極子近似。揭示微粒間距起伏變化的更準確模型應同時考慮多偶極子間的反應和真實的三維聚集體結構，如對滲透壓和磁壓平衡條件下形成的三維結構和稠化結構內真實體積分數(shù)的計算等。可磁極化顆粒直徑對屈服應力的影響取決于禍合系數(shù)的大小，一定尺寸的單分散系比多分散系試樣具有更大的磁流變效應。⑦ 可磁極化顆粒和穩(wěn)定劑優(yōu)良的磁流變液在零磁場條件下的粘度較小，具有良好的流動性，這就要求顆粒在磁流變液中的比例不能太大;而另一方面，磁流變液在一定的磁場下應具備良好的磁流變效應，這就要求可磁極化顆粒在磁流變液中的比例應盡可能大。穩(wěn)定劑增大了磁流變液的粘度，有助于克服可磁極化微粒的沉積，穩(wěn)定劑對不同基礎液的親和性是不同的。因此，用不同基礎液配制磁流變液必須考慮穩(wěn)定劑的比例。一般，采用預處理的可磁極化微粒來配制磁流變液己使分散相的不穩(wěn)定性有所改善，穩(wěn)定劑的比例應相應減少，使磁流變液的零磁場粘度下降。⑧ 壁面材料及表面粗糙度對切應力的影響B(tài)ossis [33] 等人研究結果表明，流變性能測試儀間隙平板的材料和粗糙度對磁流變體的屈服應力有很大影響，最大應力值在使用具有一定表面粗糙度的導磁材料平板下獲得，從而使磁流變體與壁面的相對滑移減小為零，即減小切應力的傳遞損失。壁面滑移被認為是理論屈服應力與實驗值較大差別的重要原因之一。例如分別采用不銹鋼和表面具有球狀物的玻璃壁面材料對同種磁流變體進行測量，屈服應力相差 4.5 倍，17盡管兩種材料均屬非磁化材料，但表面粗糙度相差很大，實驗表明表觀屈服應力隨壁